模拟电子技术基础第八讲 运算放大电路.pptx

模拟电子技术基础第八讲 运算放大电路.pptx

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1、8信号的运算与处理电路基本要求:1.利用“虚短”和“虚断”的概念,分析基本线性运算电路重点:基本运算电路有源滤波器电压比较器电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础18.1概述1.集成电路运算放大器的内部组成单元图2.1.1集成运算放大器的内部结构框图电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础2集成运算放大器1.集成运算放大器的内部组成单元图2.1.2运算放大器的代表符号(a)国家标准规定的符号(b)国内外常用符号电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础32.运算放大器的电路模型图2.1.3运算放大器的电路模型通常:开环电压增益Avo的≥105(

2、很高)输入电阻ri≥106Ω(很大)输出电阻ro≤100Ω(很小)vO=Avo(vP-vN)(V-<vO<V+)注意输入输出的相位关系集成运算放大器电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础42.运算放大器的电路模型当Avo(vP-vN)≥V+时vO=V+当Avo(vP-vN)≤V-时vO=V-电压传输特性vO=f(vP-vN)线性范围内vO=Avo(vP-vN)Avo——斜率集成电路运算放大器电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础5理想运算放大器1.vO的饱和极限值等于运放的电源电压V+和V-2.运放的开环电压增益很高3.若V-

3、(vP-vN)04.输入电阻ri的阻值很高使iP≈0、iN≈05.输出电阻很小,ro≈0理想:ri≈∞ro≈0AVD→∞vO=AVD(vP-vN)图2.2.1运放的简化电路模型电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础6为了扩大运放的线性区,给运放电路引入深度负反馈:8.1.2运放的线性工作状态--虚短和虚断运放工作在线性区的分析方法:虚假断路(ii+=ii-≈0)因为虚短,同时运放的输入电阻很大,所以输入电流非常小虚假短路(v+=v-)Aod非常大,理想情况下趋于无穷;运放工作在线性区时,vo是有限的:电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础

4、7电路开环工作或引入正反馈!+10V-10V+Vom-Vom0vovi运放非线性工作区域: 1.无虚短特性(VP=VN); 2.虚断特性仍满足(因输入电阻近似无穷大)运放工作在非线性区的条件:8.1.3运放的非线性工作状态电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础81.同相放大电路(a)电路图(b)小信号电路模型图2.3.1同相放大电路(1)基本电路8.2运算电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础91.同相放大电路(2)虚假短路图中输出通过负反馈的作用,使vn自动地跟踪vp,即vp≈vn,或vid=vp-vn≈0。这种现象称为虚假短路,简称

5、虚短。由于运放的输入电阻ri很大,所以,运放两输入端之间的ip=-in=(vp-vn)/ri≈0,这种现象称为虚断。由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念,是分析由运放组成的各种线性应用电路的利器,必须熟练掌握。电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础101.同相放大电路(3)几项技术指标的近似计算1)电压增益Av根据虚短和虚断的概念有vp≈vn,ip=-in=0所以(可作为公式直接使用)(此电路又称同相比例运算放大电路)电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础111.同相放大电路(3)几项技术指标的近似计算2)输入电阻Ri输入电阻定义

6、根据虚短和虚断有vi=vp,ii=ip≈0所以3)输出电阻RoRo→0电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础121.同相放大电路(4)电压跟随器根据虚短和虚断有vo=vn≈vp=vi(可作为公式直接使用)同相放大电路特点:输入电阻大,对KCMR的要求高,uIC=uiup=un=uI电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础13电压跟随器的作用无电压跟随器时:负载上得到的电压有电压跟随器时:ip≈0,vp=vs根据虚短和虚断有vo=vn≈vp=vs1.同相放大电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础142反相放大电路(反相比例运算)(a)电路

7、图(b)由虚短引出虚地vn≈0图2.3.5反相放大电路(1)基本电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础15(2)几项技术指标的近似计算1)电压增益Av根据虚短和虚断的概念有vn≈vp=0,ii=0所以i1=i2即(可作为公式)2反相放大电路为提高精度,一般接入匹配电阻输出与输入成比例且反相输入阻抗匹配--同相、反相端对地电阻相等,以抑制零漂R3电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础16(2)几项技术指标的近似计算2)输入电阻Ri3)输出电阻RoRo→02反相放大电路反相比例运算电路特点:输入电阻小,因虚地无共模电压电子技术基础精品课程—

8、—模拟电子技术基础17当R2>>R3时,(1)试证明VS=(R3R1/R2)IM解:(1)根据虚断有II=0所以I2=IS=VS/R1例2.3.3直流

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